Palladiumkatalysierte C(sp2)-H-Funktionalisierung : neue Strategien zur selektiven Synthese disubstituierter planar chiraler [2.2]Paracyclophane

Schaal, Petra; Bolm, Carsten

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-47152

Palladiumkatalysierte C(sp2)-H-Funktionalisierung : neue Strategien zur selektiven Synthese disubstituierter planar chiraler [2.2]Paracyclophane = Palladium-catalyzed C(sp2)–H functionalization : new strategies toward the selective synthesis of disubstituted planar chiral [2.2]paracyclophanes

Schaal, Petra (Author)

2013

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Petra Schaal, geb. Lennartz

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2013

UmfangII, 175 S. : graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2013

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Bolm, Carsten (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2013-06-11

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-47152
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/229325/files/4715.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Organische Chemie (Genormte SW) ; Präparative organische Chemie (Genormte SW) ; Palladium (Genormte SW) ; Homogene Katalyse (Genormte SW) ; chirale Verbindungen (Genormte SW) ; Carbazolderivate (Genormte SW) ; Chemie (frei) ; synthetische organische Chemie (frei) ; C-H-Funktionalisierung (frei) ; [2.2]Paracyclophan (frei) ; Ortho-Selektivität (frei) ; planare Chiralität (frei) ; C-H functionalization (frei) ; [2.2]paracyclophane (frei) ; ortho-selectivity (frei) ; planar chirality (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 540

Kurzfassung
Aufgrund ihrer planaren Chiralität werden substituierte [2.2]Paracyclophane in der asymmetrischen Synthese als Liganden, Auxiliare und Katalysatoren eingesetzt. Hierbei hat vor allem der Einsatz von disubstituierten [2.2]Paracyclophanen zu guten Ergebnissen geführt. Jedoch ist ihre Synthese durch eine regioselektive Zweitfunktionalisierung von monosubstituierten [2.2]Paracyclophanen noch immer eine große Herausforderung, da sie meist langwierig und auf ausgewählte Substrate beschränkt ist. Im Rahmen dieser Dissertation wurden daher alternative Strategien zur regioselektiven Synthese disubstituierter [2.2]Paracyclophane untersucht. Im ersten Teil wird die palladiumvermittelte Synthese [2.2]paracyclophanbasierter planar chiraler Carbazole beschrieben. Diese konnten durch eine palladiumkatalysierte C-N Kreuzkupplung von 4-Brom[2.2]paracyclophan und Anilin(derivaten) sowie anschließender Zyklisierung erhalten werden. Den Schlüsselschritt stellt die anschließende palladiumvermittelte intramolekulare doppelte C–H-Funktionalisierung der N-Phenyl[2.2]paracyclophanylamine dar. Diese erfolgte ortho-selektiv und die Carbazole wurden in moderaten bis guten Ausbeuten gebildet. Anschließend wurde die palladiumkatalysierte intermolekulare C–H-Funktionalisierung verschiedener donorsubstituierter [2.2]Paracyclophane zur Synthese ortho-substituierter [2.2]Paracyclophane untersucht. Hierfür wurde eine Vielzahl amid-, imin/oxim- und heterozyklisch substituierter [2.2]Paracyclophane synthetisiert und deren Einsatz in der palladiumkatalysierten direkten Acetoxylierung getestet. Im Rahmen der in dieser Arbeit betrachteten, donorsubstituierten [2.2]Paracyclophane haben sich sowohl planar chirale Oximether und -acetate, als auch pyridinyl- und pyrazolylsubstituierte [2.2]Paracyclophane bewährt. In Gegenwart von 1 Mol-% bis 5 Mol-% Palladiumacetat wurden die ortho-acetoxylierten [2.2]Paracyclophane in ausgezeichneten Ausbeuten von bis zu 87% erhalten. Die ortho-acetoxylierten [2.2]Paracyclophane konnten im Anschluss Folgetransformationen unterzogen werden und hieraus potentielle N,O- oder O,O-Chelatoren/-Liganden erhalten werden. Zusätzlich zur palladiumkatalysierten direkten ortho-Acetoxylierung wurde die para-selektive Funktionalisierung von N-Acetyl-4-amino[2.2]paracyclophan untersucht. Durch den Einsatz von hypervalenten Iod(III)-Reagenzien konnte unter metallfreien Bedingungen die para-Position selektiv aktiviert und dadurch planar chirale Paracetamolderivate gewonnen werden.

Substituted [2.2]paracyclophanes are used as ligands, auxiliaries and catalysts in asymmetric synthesis due to their planar chirality. Herein, disubstituted [2.2]paracyclophanes have shown very high activity and selectivity compared to monosubstituted [2.2]paracyclophanes. However, their synthesis is still quite challenging and a regioselective functionalization of monosubstituted [2.2]paracyclophanes is restricted to a few special examples. Therefore, new strategies for the regioselective synthesis of disubstituted [2.2]paracyclophanes were investigated within this thesis. The first part describes a palladium-mediated synthesis of planar chiral carbazoles bearing a [2.2]paracyclophane backbone. These carbazoles were obtained by a palladium-catalyzed Buchwald-Hartwig amination of 4-bromo[2.2]paracyclophane and aniline or aniline derivatives followed by an intramolecular palladium-mediated cyclization under oxidative conditions. The corresponding carbazoles were formed in moderate to good yields by an ortho-selective, double C–H-functionalization of N-phenyl[2.2]paracyclophanylamines as the key step. Afterwards, the palladium-catalyzed intermolecular C–H-functionalization of various donor-substituted [2.2]paracyclophanes was investigated. A broad range of amido-, imino/oximo- and heterocyclic-substituted [2.2]paracyclophanes was prepared and their directing properties were tested in a palladium-catalyzed direct acetoxylation. Among the donor-substituted [2.2]paracyclophanes tested, both planar chiral oximethers and -acetate as well as pyridinyl- and pyrazolylsubstituted [2.2]paracyclophanes were used successfully. Ortho-acetoxylated [2.2]paracyclophanes were formed in good yields up to 87% in the presence of 1-5 mol% palladium acetate. Further functionalization of the ortho-acetoxylated [2.2]paracyclophanes yielded in promising N,O- or O,O-chelators/-ligands. In addition to the investigation of the palladium-catalyzed direct ortho-acetoxylation a mild method for the para-selective functionalization of N-acetyl-4-amino[2.2]paracyclophane was developed. The para-position was activated selectively in the presence of a hypervalent iodine(III)reagent under metal-free conditions. Using this strategy planar chiral Paracetamol derivatives were obtained in moderate to good yields.

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